实验仪器有紫外-可见分光光度计（SP- 8001PC)、等离子体发射光谱仪（BBT5-700-ES)、激 光粒度分析仪（Coulter LS230)、光学显微镜（BH- 2)、色谱-质谱仪（GC-17A/QP-500)、XRD分析仪 (D/MAX-/A型）、毛细管黏度计、真空干燥箱（ZK-采油工艺中，水驱和聚合物驱是两种常用的开发 手段[1_3]。目前，聚合物驱已成为胜利油田稳产的重要 支柱技术[叫，但科研人员很少研究注聚区油井的堵塞机理及其对防砂层的影响和解堵方法等。普通的水力压 裂和化学解堵措施存在注入量低、有效期短的问 题…1]。笔者通过室内实验和评价，优选效果较好的解 堵剂，以延长解堵有效期、减缓注聚井的层间矛盾。

　　

　　1实验i.i实验方法对注聚区油井采出水进行紫外-可见光谱分析82A)和电子分析天平（AL204)。

　　

　　实验试剂为PAM母液（质量分数为5.50 x 1(T3)、PAM凝胶（相对分子质量为1500万）、甲苯 (AR)、石油醚（AR)、氧化铝（层析用）、H202( AR) 和蒸馏水。

　　

　　2实验结果分析2.1注聚区采出水(1)注聚区采出水的紫外-可见光谱分析。将 GD6-29-2475井口含油水样过滤得到的采出水，进 行紫外吸收表征，考察了 77-7^跃迁的吸收状况，结果见图1。由图1可以看出，采出水溶液在 204 rnii处有强的吸收峰，为PAM跃迁的吸收 带，证明采出水中含有一定的PAM。将采出水溶液 用蒸馏水稀释1倍，吸收谱带稍有位移至198 nm， 其强度约减小为原来的1/2。采出水的紫外-可见 吸收光谱中，没有发现明显的其他有机基团的， 7^和71-77’跃迁的吸收峰。因此，不存在有机物酚、 醛与PAM发生交联产生凝胶而堵塞地层的可能性。

　　

　　150200250300350400450500波长A/M图1GD6-29_2475井采出水紫外光谱图Fig. 1 Results of produced water ultraviolet spectral analysis in GD6-29-2475 well(2)注聚区采出水的等离子体发射光谱（ICP) .分析。对GD6-29-2475采出水进行ICP分析，水样 中所含的离子为 Ca2+，K+ + Na+,Mg2+，Ba2+， Sr2+，Fe3+ , Cr3 + , Al3+，P043-，HC03'，S042.，对应 的离子质量浓度分别为159.53,3 006. 64,25.49,6.86, 4. 02, 2. 51,0. 14, 0. 76, 2. 50, 392. 56, 7. 83 mg/L。

　　

　　由此可看出：水样中Fe3+质量浓度大于1.0 mg/L,接近引起聚合物絮凝的质量浓度范围，有可 能引起聚合物絮凝，形成聚合物胶团在防砂层滞留 而堵塞防砂层;Ca2+质量浓度小于200 mg/L, Mg2 + 质量浓度小于1〇〇 mg/L，采出水中的Ca2+和Mg2 + 不会引起聚合物的絮凝;采出水中的HCO3_质量浓 度较高;硫主要以S042-的形式存在，在一定条件下 可能与地层中的Ca2+ ,Mg2+ ,Ba2+ ,Sr2+形成无机盐 沉淀，作为聚合物及有机物的胶核，导致聚合物絮凝 或有机物沉积，从而造成防砂层堵塞。

　　

　　2.2注聚井砂样的激光粒度分析图2，3分别为注聚井填充砂和返排沉降砂（返 排油水混合物进行分离并对水中悬浮分散的砂粒进 行沉降）的激光粒度分布。从图2可以看出，填充 砂的粒度在400 ~1100 pm,平均粒径约700 jun,呈 正态分布。从图2和图3的对比分析中可以发现， 返排沉降砂中细砂所占比例上升，小于400 |xm的 颗粒约占反排砂总体积的10 %。由于填充砂不可 能在防砂管被粉碎，因此初步分析推断地层中的细 砂在PAM的表面作用以及PAM和原油的共同携带 作用下,随原油、水以及PAM —起运移到防砂层，并 在防砂层中填充砂之间的缝隙里沉积，从而引起防 砂层的堵塞。

　　

　　160.6 2.0 6.0 60 200 600 2000 颗粒直径<//(»图3注聚井返排沉降砂的激光粒度图 Fig 3 Results of flowback subside sand laser particle analysis in polymer injection well2.3注聚井砂样的XRD分析图4,5分別为注聚井填充砂和返排砂的XRD谱图。注聚井填充砂和返排砂的物料组成见表1。

　　

　　M1 ll it i i L i . ^ ft ^102030405060衍射角2WC)

　　

　　图4注聚井填充砂的XRD谱图 Fig. 4 Results of backing sand XRD analysis in polymer injection well…i…1^102030405060衍射角2 WO)

　　

　　图5注聚井返排砂的XRD谱图 Fig. 5 Results of flowback sand XRD analysis in polymer injection well对比填充砂和返排砂的组成可以看出，返排砂多出了方解石、铁白云石和黏土成分，且多出组分中 黏土含量最大，方解石次之，铁白云石最小。说明注 聚合物驱的过程中，地层中存在地层微粒由地层向 井筒运移的现象。微粒的运移量与地层矿物质对 PAM的吸附特性有关，微粒可以作为聚合物絮凝的 胶核被包裹和缠绕，随地层流体被拖曳到近井地带 和防砂层，从而形成堵塞。

　　

　　表1注聚井填充砂与返排砂的物料组成 Table 1 Composition of backing sand and flowbacksand in polymer injection well%成分石英钾长石斜长石方解石铁白云石黏土填充砂8299— ——返排砂5216223 162.4注聚井砂样的显微分析对注聚井填充砂、返排冲出砂（冲出成堆砂）、返 排沉降砂(在油水混合物中自然沉降)在80尤真空干 燥后，分別进行了放大1〇〇倍和放大40)倍的显微观 察，结果见图6。由图6(a)可以看出:注聚井填充砂 原始砂粒表面光滑，无覆聚物;注聚井冲出砂砂粒表 面有少量蒗聚物黏附，这些覆聚物或呈胶冻状或成黑 色块状黏附在砂粒的表面;注聚丼返排沉降砂表面吸 附了大量的胶冻状或块状大分子聚合物。

　　

　　w注康并填充砂农面注聚并返择砂表面注聚并矩褥沉》砂表面(a>100倍注聚并填充砂农面注聚井返祚砂农cb注聚并返拷沉降砂衣由(b)400(8图6注聚并填充砂、返排砂、返排沉降砂表面的显微照片 Fig. 6 Microscope photos of surface of backing sand, flowback sand and flowbacksubside sand由图6(b)可以看出，返排砂和返排沉降砂的表由于胶状物质的吸附使得颗粒之间的孔隙变小，易面都吸附了胶状物质，并且在冲砂过程中不易脱落。造成地层或防砂层堵塞。

　　

　　2. S注聚井砂样表面覆聚物组成分析砂粒表面的覆聚物经氧化铝色谱柱进行族组分 分离，分析结果表明，饱和分的质量分数为 30. 21%，芳香分占17. 32%，胶质占9. 87%，沥青质 占0.49%，柱残余的质量分数为42. 11%。砂粒表 面吸附有PAM,而分离的组分中却未检出PAM。因 此，推测PAM可能由于其极性与溶剂的极性不相吻 合而残留在色谱柱中。为此,进行了 PAM在氧化铝 色谱柱中分离的空白实验，将〇. 1 g纯的PAM在相 同条件下进行氧化铝色谱柱分离，采用分离饱和分、 芳香分、胶质、沥青质的相同溶剂、相同条件，发现 PAM由于具有较强的极性几乎完全滞留在氧化铝 色谱柱中。因此，可以确定柱残余组分为PAM。

　　

　　从实验的分析结果可见，砂粒表面覆聚物（吸 附物）中含有大部分PAM聚合物以及饱和烃和芳 香烃，尤其是PAM所占的比例很大，占吸附物总量 的42. 1%。由此可以推断，注人聚合物溶液中的 PAM在与砂粒的相互作用方面起着非常重要的作 用，是引起防砂层堵塞的主要原因。

　　

　　2.6防砂层解堵剂效果评价目前广泛采用的解堵剂中，过氧化氢对聚合物的 降解效果最好，但由于其稳定性较差，在实际应用中 易与地层环境中的弱还原剂(如亚铁离子、硫化氢等） 发生反应而失活，从而达不到有效的氧化、降解聚合 物及其衍生物的目的。如果遇到酸，还会发生强烈的 分解反应迅速放出氧气，造成火灾或爆炸，质量分数 超过10%的H202运输难度较大。为此，笔者优选和 研制出AY-l，AY-2两种类5働解堵剂，在实验室模 拟地层温度(58 T)条件下，对聚合物进行降解，将其 降解效果与过氧化氢的降解效果进行了对比。

　　

　　2.6.1 解堵剂浓度对聚合物溶液降解效果的影响不同质量分数的解堵剂对PAM溶液降黏率的 影响见表2。由表2看出：当解堵剂的质量分数为 5%时，AY-1与AY-2型解堵剂对PAM溶液的降黏 率几乎相同，均在90%以上；当解堵剂浓度为10% 时,AY-1比AY-2型解堵剂对PAM溶液的降解率要 大一些，AY-1型解堵剂的降解率与过氧化氢的相 近，且都与5%时的降黏率没有明显差别，但此浓度 下的AY-2型解堵剂降黏率较5%时明显下降。

　　

　　从反应机制上分析，这是由于AY-1型解堵剂 与引发剂的反应较平缓，活性组分缓慢释放而使 PAM降解，而AY-2型解堵剂浓度较大时与引发剂 的反应较剧烈，开始阶段单位时间内产生的活性组 分量过大，来不及降解PAM而损失，从而导致降解率下降。

　　

　　表2解堵剂含量对PAM溶液降黏率的影响 Table 2 Effects of plug removing agent on viscosity reduction ratio of PAM降黏率r?/%解堵剂 30 min 60 min 90 min 14 h5% H20290.9594. 2394.7895.365% AY-190.4090. 7491. 1191.725% AY-290. 3790.5890.6390. 8510% H2O290.2591.4293. 0193.6510% AY-190.0491.0391.6192.2410% AY-284.7786. 1788. 3689. 54注:PAM质量浓度为5500 mg/L。

　　

　　2.6.2解堵剂浓度对聚合物凝肢降解效果的影响 由于在防砂层中造成堵塞的聚合物浓度较大， 甚至是以胶连体的形式存在,为了更好地模拟地层 中聚合物造成的堵塞，采用优选出的解堵剂来降解 具有相同相对分子质量的聚合物凝胶。将约1.5 g 的聚合物凝胶(相对分子质量为1500万）分别用不 同质量分数的各种解堵剂20 mL来溶解，置于58 T 的恒温加热磁力搅拌器中，观察各自的溶解时间，结 果见表3。

　　

　　表3不同质置分数的解堵剂溶解聚合物 凝胶的溶解时间Table 3 Dissolving time of polymer gel with differentwater block remover mass fraction溶解时间</h5%\0%15%过氧化氢2.52.02.0AY-14.03.53.0AY-23.02.02.0由表3可见：自行研制的2种解堵剂均能在4 h 内将聚合物凝胶完全降解;AY-2型解堵剂对凝胶的 降解效果稍优于AY-1型解堵剂，且其降解效果与 过氧化氢基本接近。应当说明，由于条件限制，实验 选用的凝胶相对分子质量为1 5〇〇万，固体含量为 25%，而在地层中实际造成堵塞的凝胶中PAM相对 分子质量约为1500万左右，而其固含t约为0. 5%， 所以本实验所采用的凝胶中PAM含量远大于地层中 PAM的含量。由此可以推断,在大致相同的实验条 件下，AY型解堵剂用于现场防砂层造成堵塞的聚合 物的降解时间会更短，降解效果更加理想。

　　

　　3结论(1)通过对返排冲出砂和返排沉降砂表面形态 和表面吸附物质组成的分析，确定了造成堵塞的主 要物质是聚合物,此外还有少量的原油组分。

　　

　　(2)地层中的矿物方解石、铁白云石和黏土颗 粒，在含聚合物溶液的地层流体作用下运移到了防 砂层，并在防砂层沉积造成堵塞。

　　

　　(3)5% 的 AY-1 和 AY-2 解堵剂对 5.500 g/L 的聚丙烯酰胺溶液的降黏率均可超过90%，对相对 分子质量为1500万的聚丙烯酰胺凝胶降解效果良 好，明显优于过氧化氢对聚合物的降解效果。

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